铅酸蓄电池硫酸废液处理利用设计研究

铅酸蓄电池硫酸废液处理利用设计研究

韩志勇

广西梧州丰业房地产开发有限公司广西梧州543004

摘要：在当今的社会，人们对资源的使用越发谨慎，尤其是当下国家大力提倡“可持续发展”。所以，在当前的发展中，如何能够让废弃资源有效进行回收利用是一个非常重要的问题。铅酸蓄电池作为当前使用范围非常广的一种蓄电池，使用数量十分庞大，生产过程中排放的废硫酸量非常多，随意排放会对环境造成严重破坏，同时造成资源浪费。所以在当前废弃酸液的回收工序是非常重要的一种工艺，本文主要介绍及探究蓄电池废弃硫酸回收利用的设计，效果非常突出。

关键词：硫酸回收；微滤膜；膜法过滤

引言：

铅酸蓄电池是当前世界上成产数量最大，并且使用途径最广阔的一种蓄电池。作为铅酸蓄电池，其在性价比、高低温性能、运行安全程度上都具有非常重要的地位，目前在各种用电领域都有极其广泛的用途。随着电动车的普及，铅酸蓄电池在使用上也越发普及。但是在铅酸蓄电池生产过程中因工艺问题会产生大量废弃稀硫酸，如果处理不当会对环境造成非常严重的后果；而采用碱法中和达标排放又是对硫酸资源的严重浪费。硫酸是化工行业的重要原料，属于危险化学品类别，处于环境保护和节约资源的共同要求，对废弃硫酸进行回收再利用既满足环境保护要求，也实现资源循环利用，节省生产成本。在这样的情况下，铅酸蓄电池的废弃硫酸处理就显得至关重要。

一、微滤膜过滤原理及技术特点

铅酸蓄电池采用稀硫酸做电解液，目前大部分汽车启动用铅酸蓄电池为免维护电池。在免维护铅酸蓄电池的后处理生产工艺中，先一次添加稀硫酸酸然后进行充电。大部分厂家的工艺在充电后要求倒掉酸液进行二次加酸，倒掉的稀硫酸会带走部分电池内的铅膏，造成回收酸液浑浊、杂质较多。而这部分酸液量非常大，中和处理后直接排放耗费成本太高，目前大部分厂家将这部分酸液回收过滤澄清再继续回用。现有回收处理方法大多采用沉淀+压滤+袋式过滤的方法处理，因为酸液浓度高，内含铅泥颗粒太细小，且杂质量较大，导致该种处理方法设备容易腐蚀，过滤器容易堵塞。本文论述一种陶瓷膜过滤法处理回收废酸设备的设计，该设备使用效果较好，故障率非常低，陶瓷膜使用三年以上时间基本没有发生堵塞的情况。

（一）膜的过滤原理

通常的介质过滤过程的物料流向与过滤介质平面呈垂直状态，即垂直流过滤，物料中的悬浮物易附着在过滤介质表面形成堵塞。膜过滤过程的物料流向与过滤介质平面呈平行状态，即错流过滤，物料中的悬浮物被高速流体冲刷，不易对过滤介质表面造成堵塞。

（二）耐酸微滤膜的特点

具有较好的热稳定性，能够在高温高压的体系下进行工作；同时具有极好的化学稳定性，不容易与其他成分发生反应，对酸、碱都有较强的抗性，适用范围较广，同时对微生物的抵抗能力较强，不易于微生物发生生化或者化学方面的反应；并且机械强度极大，通量容易恢复，导致使用寿命较长。由于材质采用较为合理，所以本身不具备任何毒性，不会让被分离体系受到污染，滤网的孔径分布较窄，所以导致分离精度高。

二、建立在微滤膜上的废旧铅酸蓄电池硫酸处理

（一）膜过滤

硫酸槽中待处理硫酸经供料泵打入膜分离循环罐中，经循环泵加压后进入膜组件过滤，滤液进入回用硫酸罐，截留液进入循环罐中，当截留液达到一定浓度后泵入沉降器。

（二）截留液沉降

将截留液泵入沉降器系统，上清液自流到清液槽中，用泵打入循环罐中，沉淀物自流到干化过滤槽。

（三）沉淀物干化

为了尽可能减少硫酸排放，将沉降器排出的沉淀物用干化过滤槽过滤，采用耐酸布（网）作为过滤介质，过滤槽滤液用泵打入硫酸槽或循环罐中，滤饼包装后外运。

（四）工艺流程示意图

工艺原理示意

（五）工艺参数

1.物料处理量及运行方式：采用本工艺可以使日处理量达到100m3，并且滤液流量不小于4.0m3/h，运转方式为全天24小时运转。

2.物照参数分为以下几种：首先是待处理酸液，酸液浓度含量为33～34%。在20℃下比重为1.24～1.25，物料温度不大于40℃，同时能够兼容可溶性杂质符合使用的要求。其次是滤液，滤液中硫酸含量为33～34%，在20℃下比重为1.24～1.25，过滤的精度可达到0.2μm，可溶性杂质没有变化。

3.工程界区及配套内容：首先是工程界区，工程起点是待处理硫酸储槽入口，工程终点则是回用硫酸泵出口；并且在起点至终点整套装置的设计、设备制造、安装及相应的部件、管道、电器等都有其配套的自动控制系统。配套内容必须满足：处理车间厂房能满足120㎡的占地，无离子水需满足每天5m3需求，循环降温水必须保证每小时50m3，并且水温不能超过30℃，本套设备采用三相四线电源分线柜，标准为24KVA。

（六）控制系统

在监控方面由于系统较为重要，所以在监控上配置也相对较为完善，不仅有流量计、压力仪，同时具备了液位仪、温度表、取样装置以及高低压保护开关等控制和监测仪表。能够保证仪器正常运行，同时能够对其中问题及时且有效急性规避。

自动化控制采用集散型现场控制系统。由各种仪表自动采集信号，模拟信号经过PLC处理并发出指令，控制自动阀、电机启停、声光报警。

三、设计原则及优点

1.由于使用新工艺、新技术，所以在节能方面能够达到较高的标准，设施能耗较低、投资较少。同时由于占地较少，管理相对方便。

2.采用实用技术，在使用的时候操作要求较为简单，同时需要兼顾经济作用以及运行的可靠。

3.在各项标准的要求下，严格要求设计过程，使最终的设计能够达到需求方的要求，并且能够符合各项规定。

4.同时对工艺路线进行严格要求，务必保证布置紧凑合理，同时安全方面不会出现任何问题，投资费用较低、运行维护投资较少。

5.在设备的选用方面，多数设备都是采用方便维修更换的品牌，保证出现问题的时候能够及时修理或更换，不会对工作造成太大影响。

四、使用注意事项

膜元件保质期必须满足的条件：

（一）必须按照《膜系统操作规程》中的规定进行操作，并按照《膜系统维护及清洗手册》中的条件和参数进行膜元件清洗和膜元件保存；有真实可靠的原始操作记录可查。

（二）不论是在运行或者清洗情况下，不得超过《操作维护手册》中规定的pH的范围；进入膜系统的物料（含清洗液）中的臭氧、有效氯、高锰酸钾或其他强氧化剂不得超过《操作维护手册》中规定的浓度；

（三）膜元件的拆卸及装填需由专业人员操作或再其指导下进行，否则应承担由此造成的后果；

（四）如果上述条件不能满足，膜元件的使用寿命会有较大影响。

五、设计依据

1.项目所在地提供的化成硫酸成分、物料量等数据资料；

2.按照对化成硫酸的澄清实验结果及建设方对实验样品的检测结果；

3.同类物料膜分离系统工程实际参数和经验；

4.国产设备及零部件的制造工艺和材料应符合下列标准和规范的最新版本的要求

（1）JB/T74-94；《管路法兰技术条件》；

（2）GB/T20103《膜分离技术术语》；

（3）GB50054-2011《低压配电设计规范》；

（4）HG20520-1992《玻璃钢/聚氯乙稀（FRP/PVC）复合管道设计规定》；

（5）JB/T2932-1999《水处理设备技术条件》；

（6）GB50062-1992《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》。

5.其他参考资料

（1）《环境工程师手册》

（2）《水处理工程》

六、结束语

本产品能够有效提高废旧铅酸蓄电池硫酸处理利用，在当前对废气铅酸蓄电池的处理使用中能够起到很好的作用，同时设计的完成度较高，是时下对废气铅酸蓄电池硫酸处理过程中比较好的选择。

参考文献：

[1]曲俊月.关于废旧铅酸蓄电池综合回收利用浅析[J].有色矿冶，2019，35（02）：52-55.

[2]崔振宇，李维，许山山.拉伸-热定型对聚偏氟乙烯中空纤维共混微滤膜渗透性能的影响[J].天津工业大学学报，2018，37（06）：14-18.

[3]陈欢，张银亮，谭群英，唐红辉，李强.废旧电池回收过程中硫酸镍钴锰溶液除铁铝工艺研究[J].湿法冶金，2018，37（06）：482-486.

第一作者简介：

韩志勇，男，1978.12.18，湖北襄阳，公司总裁，从事企业管理、投资规划、工程管理等。